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JPH0814275B2 - Knock detection device for internal combustion engine - Google Patents

Knock detection device for internal combustion engine

Info

Publication number
JPH0814275B2
JPH0814275B2 JP23014589A JP23014589A JPH0814275B2 JP H0814275 B2 JPH0814275 B2 JP H0814275B2 JP 23014589 A JP23014589 A JP 23014589A JP 23014589 A JP23014589 A JP 23014589A JP H0814275 B2 JPH0814275 B2 JP H0814275B2
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JP
Japan
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heat generation
knocking
knock
crank angle
engine
Prior art date
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Application number
JP23014589A
Other languages
Japanese (ja)
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JPH0392569A (en
Inventor
保憲 岩切
佳久 川村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Priority to DE1990617124 priority patent/DE69017124T2/en
Priority to EP19900117009 priority patent/EP0416559B1/en
Publication of JPH0392569A publication Critical patent/JPH0392569A/en
Priority to US07/866,123 priority patent/US5206809A/en
Publication of JPH0814275B2 publication Critical patent/JPH0814275B2/en
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Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/22Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines
    • G01L23/221Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines
    • G01L23/225Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines circuit arrangements therefor

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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、内燃機関のノッキング検出装置に係り、詳
しくは、ノッキングの検出方法を改良し、筒内の圧力変
化波形から1サイクル毎のクランク角に対する熱発生を
演算し、例えば、正常燃焼による熱発生とノッキングに
よる熱発生との比を取り、この値によってノックの強度
を判定するノッキング検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine knocking detection device, and more particularly, to an improved knocking detection method, which uses a cylinder pressure change waveform to determine a crank cycle of each cycle. The present invention relates to a knocking detection device that calculates heat generation with respect to a corner, takes, for example, a ratio between heat generation due to normal combustion and heat generation due to knocking, and determines the strength of knock by this value.

(従来の技術) 車両や機関の制御に電子制御技術が大々的に用いられ
るようになってからは、ノッキングに対する取り組み方
も多様になってきており、以前のようなノッキングの発
生を燃焼室の形状やガス流動などの改良・燃料のオクタ
ン価を高くすることなどにより低減する手法に加えて、
走行状態に応じて添加時期を人間の耳には感じない程度
の軽微なノッキングの発生する限界付近まで進めるよう
に制御し、燃料性状の違いや機関の要求オクタン価の経
時変化に拘らず、その条件ごとの改良の燃費や動力性能
を得ようとする、ノッキング制御技術が量産車にも用い
られるようになってきている。
(Prior Art) Since electronic control technology has been extensively used for controlling vehicles and engines, various approaches to knocking have been made. In addition to methods such as improving gas flow and gas flow and increasing the octane number of fuel,
Depending on the running condition, the addition time is controlled so as to proceed to the limit where slight knocking occurs that is not felt by the human ear, regardless of differences in fuel properties and changes in the octane number required by the engine over time. Knocking control technology, which seeks to improve fuel economy and power performance for each vehicle, is now being used in mass-produced vehicles.

近時は、このノッキング制御技術を六気筒機関の気筒
ごとに適用したものも出現している。また、最近の電子
制御によるオンボード・ノッキング制御では、ノッキン
グの検出と定量化技術が重要となっている。
Recently, the knocking control technology has been applied to each cylinder of a six-cylinder engine. Also, in recent on-board knock control by electronic control, knock detection and quantification technology is important.

自動車用として車載可能と考えられるノッキング検出
法は検知する物理量によって分類され、筒内圧力、エン
ジン振動、燃焼光、ノッキング音、シリンダ内イオン電
流等の各種の方法がある。
Knocking detection methods that are considered to be mountable for automobiles are classified according to the physical quantity to be detected, and there are various methods such as in-cylinder pressure, engine vibration, combustion light, knocking sound, and in-cylinder ion current.

このうち代表的な従来の内燃機関のノッキング検出装
置としては、例えば「自動車技術」1986Vol.40 NO11に
記載されたものがある。この装置では、点火プラグに筒
内圧センサを取り付け、筒内圧センサの出力に基づく燃
焼室内圧力変化波形のうちからノッキング周波数付近の
高周波成分を検出して、その振動強さを数値化し、統計
処理によりノッキングレベルを決定している。
Among them, a typical conventional knocking detection device for an internal combustion engine is described in, for example, “Automotive Technology” 1986 Vol.40 NO11. In this device, an in-cylinder pressure sensor is attached to the spark plug, a high-frequency component near the knocking frequency is detected from the combustion chamber pressure change waveform based on the output of the in-cylinder pressure sensor, and its vibration strength is quantified and statistically processed. The knocking level is decided.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような従来の内燃機関のノッキン
グ検出装置にあっては、筒内圧センサによる検出振動が
取付位置、センサ種類、センサ形式、検出気筒により影
響を受けるため、エンジンの機種毎にノック検出のロジ
ックを適合させる必要があり、工数の増加、コストの増
加を招く他、ロジックの適合が十分でない場合は検出精
度が悪化するという問題点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in such a conventional knocking detection device for an internal combustion engine, the vibration detected by the in-cylinder pressure sensor is affected by the mounting position, sensor type, sensor type, and detection cylinder. However, it is necessary to adapt the knock detection logic for each engine model, which causes an increase in man-hours and cost, and there is a problem that the detection accuracy is deteriorated when the logic is not sufficiently adapted.

また、従来のノッキング検出方法に用いられている筒
内圧センサは、エンジンに特殊加工を必要としない点
で、有効性大であるが、燃焼圧力に加え、エンジン本体
の振動、回転による機械的振動をも含むため、センサ出
力から得られる高周波信号成分を利用する方法では、ノ
イズとなる振動分を分離するのに困難があり、したがっ
て、正規のノック成分を正確に検出できず、検出精度が
十分でないという問題点があった。
In addition, the in-cylinder pressure sensor used in the conventional knocking detection method is highly effective in that it does not require special processing for the engine, but in addition to combustion pressure, mechanical vibration due to engine vibration and rotation , It is difficult to separate the vibration component that becomes noise with the method that uses the high-frequency signal component obtained from the sensor output, and therefore the regular knock component cannot be accurately detected, and the detection accuracy is sufficient. There was a problem that it was not.

例えば、高回転になると高周波の振動成分が増加し、
特に正規のノック成分を分離するのが困難になる。
For example, at high rotations, high frequency vibration components increase,
In particular, it becomes difficult to separate the regular knock component.

(発明の目的) そこで本発明は、センサで検出した燃焼室圧力の高周
波成分をカットした圧力変化波形から1サイクル毎のク
ランク角に対する熱発生を演算し、例えば正常燃焼によ
る熱発生とノッキングによる熱発生の比をとり、この値
によってノックの強度を判定することにより、エンジン
機種、センサ出力の個体差に拘らず、しかもロジックを
変更することなしに工数やコストの低減を図り、かつ検
出精度を向上させることを目的としている。
(Object of the invention) Therefore, the present invention calculates heat generation for a crank angle for each cycle from a pressure change waveform obtained by cutting a high frequency component of the combustion chamber pressure detected by a sensor, for example, heat generation due to normal combustion and heat due to knocking. By taking the generation ratio and determining the knock intensity based on this value, the number of man-hours and costs can be reduced without changing the logic regardless of the engine model and the individual difference in the sensor output, and the detection accuracy can be improved. The purpose is to improve.

(課題を解決するための手段) 本発明による内燃機関のノッキング検出装置は上記目
的達成のため、その基本概念図を第1図に示すように、
燃焼圧力若しくはこれに比例して変化する信号を出力す
る圧力検出手段aと、圧力検出手段aの出力から所定の
高周波成分を除去する除去手段bと、エンジンの運転状
態を検出する運転状態検出手段cと、エンジンのクラン
ク角を検出するクランク角検出手段dと、圧力検出手段
aで検出した燃焼圧力の高周波成分を除去した圧力変化
波形およびエンジンの運転状態に基づいて1サイクル中
のクランク角に対する全熱発生を演算する全熱演算手段
eと、1サイクル中におけるノッキングによる熱発生の
開始点を特定する開始点特定手段fと、1サイクル中に
おけるノッキングによる熱発生を演算するノック熱演算
手段gと、1サイクル中の正常燃焼による熱発生又は全
熱発生のうち1つ以上のものとノッキングによる熱発生
との比を演算し、この比に基づいてノッキング強度を判
定するノック強度判定手段hと、を備えている。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a knocking detection device for an internal combustion engine according to the present invention has a basic conceptual diagram as shown in FIG.
Pressure detection means a for outputting a combustion pressure or a signal that changes in proportion thereto, removal means b for removing a predetermined high frequency component from the output of the pressure detection means a, and operation state detection means for detecting the operation state of the engine c, the crank angle detecting means d for detecting the crank angle of the engine, the pressure change waveform obtained by removing the high frequency component of the combustion pressure detected by the pressure detecting means a, and the operating state of the engine with respect to the crank angle during one cycle. Total heat calculation means e for calculating total heat generation, start point specifying means f for specifying a start point of heat generation due to knocking during one cycle, and knock heat calculation means g for calculating heat generation due to knocking during one cycle And a ratio of one or more of heat generation due to normal combustion or total heat generation in one cycle and heat generation due to knocking is calculated, And a, a knock intensity determining unit h determining knock intensity based on the ratio of.

(作用) 本発明では、圧力検出手段により検出した燃焼室圧力
の高周波成分をカットした圧力変化波形から1サイクル
のクランク角に対する熱発生が演算され、その後、正常
燃焼による熱発生(又は全熱発生でもよい)とノッキン
グによる熱発生との比が求められ、この比に基づいてノ
ック強度が判定される。
(Operation) In the present invention, the heat generation for the crank angle of one cycle is calculated from the pressure change waveform obtained by cutting the high frequency component of the combustion chamber pressure detected by the pressure detection means, and then the heat generation (or total heat generation) by normal combustion is calculated. However, the knock intensity is determined based on this ratio.

したがって、従来のように振動強さを数値化するのと
異なり、クランク角に対する熱発生の変化に基づいてい
るから、エンジン機種、センサ出力の個体差に拘らず、
しかもロジックの変更を要せずに精度良くノッキングを
検出することが可能になる。
Therefore, unlike the conventional method of digitizing the vibration intensity, since it is based on the change in heat generation with respect to the crank angle, regardless of the engine model and individual differences in sensor output,
Moreover, it becomes possible to detect knocking accurately without changing the logic.

(実施例) 以下、本発明を図面に基づいて説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.

第2〜9図は本発明に係る内燃機関のノッキング検出
装置の第1実施例を示す図であり、本発明を燃焼制御装
置に適用した例である。
2 to 9 are diagrams showing a first embodiment of a knocking detection device for an internal combustion engine according to the present invention, which is an example in which the present invention is applied to a combustion control device.

まず、構成を説明する。第2図は燃焼制御装置の全体
構成図であり、この図において、1はエンジンであり、
吸入空気はエアクリーナ2から吸気管3を通して各気筒
に供給され、燃料は噴射信号Siに基づきインジェクタ4
により噴射される。気筒内の混合気は点火信号Spに基づ
き点火プラグ5の放電作用によって爆発、燃焼し、排気
になって排気管6から排出される。
First, the configuration will be described. FIG. 2 is an overall configuration diagram of the combustion control device. In this figure, 1 is an engine,
Intake air is supplied from an air cleaner 2 to each cylinder through an intake pipe 3, and fuel is injected based on an injection signal Si into an injector 4
Is injected by. The air-fuel mixture in the cylinder explodes and burns due to the discharging action of the ignition plug 5 based on the ignition signal Sp, becomes exhaust gas, and is exhausted from the exhaust pipe 6.

エンジン1に吸入される空気流量Qaはエアフローメー
タ7により検出され、吸気管3内の絞弁8によって制御
される。また、吸気管3内の吸入負圧(ブースト)は吸
気圧センサ9により検出され、エンジン1のクランク角
はクランク角センサ(クランク角検出手段)10により検
出される。なお、クランク角センサ10の出力パルスを計
数することにより、エンジン回転数Nが算出される。
The air flow rate Qa taken into the engine 1 is detected by the air flow meter 7 and controlled by the throttle valve 8 in the intake pipe 3. The intake negative pressure (boost) in the intake pipe 3 is detected by an intake pressure sensor 9, and the crank angle of the engine 1 is detected by a crank angle sensor (crank angle detecting means) 10. The engine speed N is calculated by counting the output pulses of the crank angle sensor 10.

排気中の酸素濃度は排気管6に設けた酸素センサ11に
より検出され、ウオータジャケトを流れる冷却水の温度
は水温センサ12により検出される。さらに各気筒の燃焼
圧力(筒内圧)は筒内圧センサ(圧力検出手段)13によ
り検出され、筒内圧センサ13は点火プラグ5の座金とし
て締付・固定されている。なお、燃焼圧力に比例して変
化する信号を発生するものであれば、筒内圧センサ13に
限らず、例えば点火プラグ5の本体に感圧素子を内蔵し
たようなものでもよい。
The oxygen concentration in the exhaust gas is detected by the oxygen sensor 11 provided in the exhaust pipe 6, and the temperature of the cooling water flowing through the water jacket is detected by the water temperature sensor 12. Further, the combustion pressure (in-cylinder pressure) of each cylinder is detected by an in-cylinder pressure sensor (pressure detection means) 13, and the in-cylinder pressure sensor 13 is tightened and fixed as a washer of the ignition plug 5. Note that the pressure sensor 13 is not limited to the cylinder pressure sensor 13 as long as it generates a signal that changes in proportion to the combustion pressure. For example, a pressure sensitive element may be incorporated in the body of the ignition plug 5.

上記エアフローメータ7、吸気圧センサ9、クランク
角センサ10、酸素センサ11および水温センサ12は運転状
態検出手段14を構成しており、運転状態検出手段14およ
び筒内圧センサ13からの出力はコントロールユニット20
に入力される。コントロールユニット20はマイクロコン
ピュータや電子回路によって構成され、ノッキングの検
出や該検出効果に基づくノック抑制制御およびその他の
燃焼制御に必要な処理値を演算し、前記噴射信号Siや点
火信号Spを出力する。
The air flow meter 7, the intake pressure sensor 9, the crank angle sensor 10, the oxygen sensor 11 and the water temperature sensor 12 constitute an operating state detecting means 14, and outputs from the operating state detecting means 14 and the in-cylinder pressure sensor 13 are control units. 20
Is input to The control unit 20 is composed of a microcomputer and an electronic circuit, calculates a processing value required for knocking detection and knock suppression control and other combustion control based on the detection effect, and outputs the injection signal Si and the ignition signal Sp. .

ここで、コントロールユニット20の機能のうち、特に
ノッキング検出に関連する部分の構成は第3図のように
示される。第3図において、筒内圧センサ13の出力信号
は高周波カットフィルタ21に入力されて所定の高周波成
分が除去された後、A/D変換器22によってA/D変換され、
ノック強度演算回路23に入力される。高周波成分をカッ
トするのはノッキングの検出に際してノイズ成分を有効
に除去するためであり、高周波成分をカットするための
カットオフ周波数は第4図に示すようにエンジン回転数
Nに比例して変化させている。具体的には、運転状態検
出手段14の出力のうちから特にクランク角センサ10の出
力にもとづいてエンジン回転数Nを算出し、この算出結
果によりフィルタ選定回路24が第4図の特性から最適な
カットオフ周波数を選定して高周波カットフィルタ21に
その旨を出力し、高周波カットフィルタ21はこの選定さ
れた周波数帯の高周波成分をカットする。
Here, among the functions of the control unit 20, the configuration of the part particularly related to knocking detection is shown in FIG. In FIG. 3, the output signal of the in-cylinder pressure sensor 13 is input to the high frequency cut filter 21 to remove a predetermined high frequency component, and then A / D converted by the A / D converter 22.
It is input to the knock intensity calculation circuit 23. The high frequency component is cut in order to effectively remove the noise component when knocking is detected, and the cutoff frequency for cutting the high frequency component is changed in proportion to the engine speed N as shown in FIG. ing. Specifically, the engine speed N is calculated based on the output of the crank angle sensor 10 among the outputs of the operating state detecting means 14, and the filter selection circuit 24 determines the optimum value from the characteristics shown in FIG. 4 based on the calculation result. A cutoff frequency is selected and the fact is output to the high frequency cut filter 21, and the high frequency cut filter 21 cuts off the high frequency component of the selected frequency band.

なお、高周波カットフィルタ21としては、例えばアナ
ログフィルタが用いられる。このフィルタは抵抗成分が
周波数依存性を持つ素子の組み合わせで、入力信号の減
衰比に周波数依存を持たせることにより、任意の周波数
域を透過又は、遮断するものであり、フィルタの種類と
しては、ベッセルフィルタやバタワースフィルタがあ
る。上記高周波カットフィルタ21およびフィルタ選定回
路24は除去手段25を構成する。
As the high frequency cut filter 21, for example, an analog filter is used. This filter is a combination of elements in which the resistance component has frequency dependency, and allows the attenuation ratio of the input signal to have frequency dependency, so that it passes or blocks an arbitrary frequency range. There are Bessel filters and Butterworth filters. The high frequency cut filter 21 and the filter selection circuit 24 constitute a removing means 25.

ノック強度演算回路23には運転状態検出手段14からの
信号も入力されており、ノック強度演算回路23は熱発生
演算部(全熱演算手段に相当)26、ノッキング熱発生開
始点検出部(開始点特定手段に相当)27、ノック部熱発
生演算部(ノック熱演算手段に相当)28およびノック強
度演算部(ノック強度判定手段に相当)29により構成さ
れる。熱発生演算部26は筒内圧センサ13で検出した燃焼
圧力の高周波成分を除去した圧力変化波形からエンジン
1の運転状態に基づいて1サイクル中のクランク角に対
する全熱発生を演算し、ノッキング熱発生開始点検出部
27は1サイクル中におけるノッキングによる熱発生の開
始点を特定する。また、ノック部熱発生演算部28は1サ
イクル中におけるノッキングによる熱発生を演算し、ノ
ック強度演算部29はサイクル中の全熱発生とノッキング
による熱発生との比を演算し、この比に基づいてノッキ
ングの強度を判定し、判定結果をノックキング強度信号
出力回路30に出力する。ノックキング強度信号出力回路
30は該判定結果に対応するノック強度信号を発生してコ
ントロールユニット20内の点火時期制御回路(図示略)
に出力し、ノック抑制制御の情報に用いられる。また、
ノッキング制御のみならず、例えばノックを検出するた
めのデータとしてノック強度入力計への入力データとし
て用いられることもある。
A signal from the operating state detecting means 14 is also input to the knock strength calculating circuit 23, and the knock strength calculating circuit 23 includes a heat generation calculating portion (corresponding to total heat calculating means) 26 and a knocking heat generation start point detecting portion (start). 27, which corresponds to a point specifying means), a knock portion heat generation calculation portion (corresponding to knock heat calculation means) 28, and a knock strength calculation portion (corresponding to knock strength determination means) 29. The heat generation calculation unit 26 calculates the total heat generation for the crank angle during one cycle based on the operating state of the engine 1 from the pressure change waveform obtained by removing the high frequency component of the combustion pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 13, and generates the knocking heat. Start point detector
27 specifies the starting point of heat generation due to knocking during one cycle. Further, the knock part heat generation calculation unit 28 calculates the heat generation due to knocking in one cycle, and the knock strength calculation unit 29 calculates the ratio between the total heat generation during the cycle and the heat generation due to knocking, and based on this ratio. The strength of knocking is determined by outputting the determination result to the knocking intensity signal output circuit 30. Knocking strength signal output circuit
Reference numeral 30 denotes an ignition timing control circuit (not shown) in the control unit 20 for generating a knock intensity signal corresponding to the determination result.
And is used for information of knock suppression control. Also,
Not only for knocking control, but it may be used as input data to a knock intensity input meter as data for detecting knock, for example.

次に、作用を説明する。 Next, the operation will be described.

エンジン1が運転を開始すると、各気筒の燃焼室内の
燃焼圧力が変化し、1サイクル毎に燃焼圧力のピークが
現れる。この場合の熱発生の演算は第5図に示すように
高周波成分を除去された燃焼圧力信号の値がノック検出
状態における燃料基本噴射量Tp若しくは吸入負圧(ブー
スト)や吸入空気量の関数として計算される値Po Po=func(Tp or Boost) を超えた点から開始される。
When the engine 1 starts operating, the combustion pressure in the combustion chamber of each cylinder changes, and a peak of the combustion pressure appears every cycle. As shown in FIG. 5, the calculation of heat generation in this case is such that the value of the combustion pressure signal from which the high frequency component has been removed is a function of the fuel basic injection amount Tp or the intake negative pressure (boost) or the intake air amount in the knock detection state. It starts from the point where it exceeds the calculated value Po Po = func (Tp or Boost).

熱発生量の計算は、具体的には次のようにして行われ
る。いま、第6図に示すようにシリンダ31についてスト
ロークボリウムをVST、燃料室ボリウムをVC、コンロッ
ドの長さをCL、半径をrとすると、圧縮比rcは で表され、これから第7図に示すようにあるクランク角
θにおける総合のボリウムV(θ)は なる式で表される。また、第7図に示すように圧縮行程
中の燃焼圧力波形からTDC前60゜と44゜に相当する燃焼
圧力P1,P2とその点のボリウムV1,V2とからポリトロープ
指数PNを として計算する。さらに、実際上は単位クランク角毎の
燃焼圧力P(I)とボリウムV(I)が順次演算されて
全熱発生量が求められるが、各単位クランク角毎の演算
は、例えば第8図(a)に示すようにP(I)、V
(I)に対し、次のクランク角ではP(I+1)、V
(I+1)として計算され、このような圧力変化の内訳
には第8図(b)に示すようにタイミングt1(Iに相
当)とタイミングt2(I+1に相当)とでは、燃焼によ
る圧力増加とピストン運動による圧力増加の両方が含ま
れている。そして、熱発生量の演算に必要な1つの係数
FK但し、Cv:定積比熱 R:気体定数 とし、圧縮開始点のストロークボリウムを V(I)=VST とすると、全熱発生量QAなる式により求められる。
The calculation of the heat generation amount is specifically performed as follows. As shown in FIG. 6, assuming that the stroke volume of the cylinder 31 is VST, the fuel chamber volume is VC, the connecting rod length is CL, and the radius is r, the compression ratio rc is And the total volume V (θ) at a certain crank angle θ as shown in FIG. It is expressed by Further, as shown in FIG. 7, from the combustion pressure waveform during the compression stroke, the polytropic index PN is calculated from the combustion pressures P 1 and P 2 corresponding to 60 ° and 44 ° before TDC and the volumes V 1 and V 2 at that point. Is calculated as Further, in actuality, the combustion pressure P (I) and the volume V (I) for each unit crank angle are sequentially calculated to obtain the total heat generation amount, but the calculation for each unit crank angle is performed by, for example, FIG. P (I), V as shown in a)
In contrast to (I), P (I + 1), V at the next crank angle
It is calculated as (I + 1), and the breakdown of such a pressure change is as shown in FIG. 8 (b): at timing t 1 (corresponding to I) and timing t 2 (corresponding to I + 1), the pressure increase due to combustion increases. And both the pressure increase due to piston movement is included. And one coefficient required for calculation of heat generation
F K However, if Cv: constant volume specific heat R: gas constant and the stroke volume at the compression start point is V (I) = VST, the total heat generation Q A It is calculated by

次に、ノッキングによる熱発生部分の演算を行うが、
ノッキングによる熱発生部は第9図にハッチングで示す
ような部分となる。この場合、ノッキングによる熱発生
部の開始点としてクランク角に対する熱発生変化の変曲
点で熱発生開始点と終了点の中点、又は圧縮上死点(若
しくは点火時期)より遅れた変曲点をノックによる熱発
生開始点として用いる。このような方法でノック開始点
を決めることにより、実際の燃焼状態にマッチして精度
良く開始点の特定が行われる。一方、ノッキングによる
熱発生の終点としてはクランク角に対する熱発生が0と
なる点を用いる。そして、ノッキングによる熱発生量QB
は、ノック開始点と終了点を直線で結び、この直線を超
える熱発生部分(ハッチング部分)として求める。
Next, calculate the heat generation part by knocking,
The heat generation portion due to knocking is a portion shown by hatching in FIG. In this case, the inflection point of the heat generation change with respect to the crank angle as the starting point of the heat generation part due to knocking is the midpoint between the heat generation start point and the end point, or the inflection point delayed from the compression top dead center (or ignition timing). Is used as the starting point of heat generation by knocking. By determining the knock start point by such a method, the start point can be specified with high accuracy in accordance with the actual combustion state. On the other hand, as the end point of heat generation due to knocking, a point at which heat generation with respect to the crank angle becomes 0 is used. Then, the amount of heat generated by knocking Q B
Is obtained by connecting the knock start point and the end point with a straight line and obtaining the heat generation portion (hatching portion) that exceeds this straight line.

このようにして各熱発生量QA、QBが演算されると、次
いでノック強度演算部29で全熱発生QAとノッキングによ
る熱発生QBとの比Sを なる式から求め、この比Sに基づいてノック強度を判定
する。したがって、従来のように振動強さを数値化して
ノッキングを検出するのとは、異なり、あくまでもクラ
ンク角に対する熱発生の変化に基づいているから、エン
ジン機種、筒内圧センサ13の取付位置、センサ出力の個
体差等に拘らず、しかも検出ロジックの変更を要せずに
精度良くノッキングを検出することができる。
When the heat generation amounts Q A and Q B are calculated in this manner, the knock strength calculation unit 29 then calculates the ratio S between the total heat generation Q A and the heat generation Q B due to knocking. The knock strength is determined based on this ratio S. Therefore, unlike the conventional method in which the vibration intensity is digitized to detect knocking, it is based solely on the change in heat generation with respect to the crank angle.Therefore, the engine model, the mounting position of the cylinder pressure sensor 13, the sensor output, etc. It is possible to detect knocking with high accuracy regardless of individual differences among the above and without requiring a change in the detection logic.

また、振動成分を検出対象としていないことから、振
動に基づくノイズ成分の影響を受けず、従来に比して格
段とノッキングの検出精度を向上させることができる。
特に、高回転域で高周波の振動成分が増加しても正規の
ノック成分を熱発生の分析によって分離でき、検出精度
が向上する。その結果、ノッキング検出のロジック開発
の工数の低下、コストの低下を図ることができる。
Further, since the vibration component is not the detection target, it is not affected by the noise component based on the vibration, and the knocking detection accuracy can be significantly improved as compared with the conventional case.
In particular, even if the high-frequency vibration component increases in the high rotation range, the regular knock component can be separated by the heat generation analysis, and the detection accuracy improves. As a result, it is possible to reduce the number of man-hours and the cost for developing the knocking detection logic.

なお、上記実施例では比Sを全熱発生QAを分母とし
て、演算しているが、これに限るものではなく、例えば
正常燃焼による熱発生(QA−QB)を演算し、これを分母
として なる式から比Sを求めるようにしてもよい。
In the above embodiment, the ratio S is calculated using the total heat generation Q A as the denominator, but the present invention is not limited to this. For example, heat generation due to normal combustion (Q A −Q B ) is calculated and this is calculated. As a denominator The ratio S may be obtained from the following equation.

次に、第10図は本発明の第2実施例を示す図であり、
この実施例では除去手段35の構成が第1実施例と異なっ
ている。すなわち、除去手段35は高周波カットフィルタ
36およびフィルタ選定回路24により構成され、高周波カ
ットフィルタ36はフーリエ変換回路36aとフーリエ逆変
換回路36bからなり、高周波カットフィルタ36の前段にA
/D変換器22が配置される。そして、高周波カットフィル
タ36はA/D変換器22によりA/D変換された入力信号を各項
が各周波数に対応する多項式であるフーリエ級数に展開
し、この項のうち遮断しようとする周波数域に相当する
項を削除した多項式を算出し、さらにこの式から再び信
号を構成することにより、任意の周波数域を透過又は遮
断する。このような構成によっても第1実施例と同様の
効果を得ることができる。
Next, FIG. 10 is a view showing a second embodiment of the present invention,
In this embodiment, the structure of the removing means 35 is different from that of the first embodiment. That is, the removing means 35 is a high frequency cut filter.
The high frequency cut filter 36 is composed of a Fourier transform circuit 36a and an inverse Fourier transform circuit 36b.
The / D converter 22 is arranged. Then, the high frequency cut filter 36 expands the input signal A / D converted by the A / D converter 22 into a Fourier series that is a polynomial in which each term corresponds to each frequency, and the frequency range to be cut off in this term A polynomial in which the term corresponding to is deleted is calculated, and the signal is reconstructed from this equation to transmit or cut off an arbitrary frequency range. With such a configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

次に、第11〜14図は本発明の第3実施例を示す図であ
り、本実施例はノック開始点の検出方法に特徴がある。
第11図は主要部のブロック構成図であり、第1実施例と
異なる部分のみを示している。第11図において、筒内圧
センサ13の出力は途中で分岐してハイパスフィルタ41に
も入力されており、ハイパスフィルタ41は圧力振動信号
のうちから所定の高周波成分のみを通過させて比較器42
に出力する。比較器42の他方の入力端子には所定の基準
値が入力されており、比較器42は圧力振動信号の高周波
成分、すなわち所定の高周波振動が基準値を超えると
“H"レベルの信号をゲート43に出力する。ゲート43は比
較器42の出力が“H"レベルであるとき、クランク角セン
サ10により検出されるクランク角を読み込んでノック検
出フラグFKNを立てるための判断となる同期信号をノッ
ク強度演算回路44に出力し、ノック強度演算回路44は、
該同期信号に応答して第1実施例と同様の処理に加えて
ノック検出フラグFKNに関連する処理を行う。上記比較
器42およびゲート43は開始タイミング設定手段45を構成
している。本実施例ではハイパスフィルタ41、開始タイ
ミング設定手段45およびノック強度演算回路23の中のノ
ッキング熱発生開始点検出部27が協動して開始点特定手
段46を構成している。その他は第1実施例と同様であ
る。
Next, FIGS. 11 to 14 are views showing a third embodiment of the present invention, and this embodiment is characterized by a knock start point detecting method.
FIG. 11 is a block diagram of the main part, showing only the parts different from the first embodiment. In FIG. 11, the output of the in-cylinder pressure sensor 13 is branched in the middle and is also input to the high-pass filter 41. The high-pass filter 41 allows only a predetermined high-frequency component of the pressure vibration signal to pass and the comparator 42.
Output to. A predetermined reference value is input to the other input terminal of the comparator 42, and the comparator 42 gates a signal of "H" level when the high frequency component of the pressure vibration signal, that is, the predetermined high frequency vibration exceeds the reference value. Output to 43. When the output of the comparator 42 is at the “H” level, the gate 43 reads the crank angle detected by the crank angle sensor 10 and outputs a synchronization signal to the knock intensity calculation circuit 44, which serves as a determination for setting the knock detection flag FKN. The knock strength calculation circuit 44 outputs
In response to the synchronization signal, the process related to the knock detection flag FKN is performed in addition to the process similar to that of the first embodiment. The comparator 42 and the gate 43 constitute a start timing setting means 45. In the present embodiment, the high-pass filter 41, the start timing setting means 45, and the knocking heat generation start point detection section 27 in the knock intensity calculation circuit 23 cooperate with each other to form the start point specifying means 46. Others are the same as the first embodiment.

次に、作用を説明する。 Next, the operation will be described.

第12図はゲート43の出力が“H"レベルとなるタイミン
グに同期して実行されるフローチャートであり、ノック
検出フラグFKNの処理プログラムである。
FIG. 12 is a flowchart that is executed in synchronization with the timing when the output of the gate 43 becomes the “H” level, which is a processing program for the knock detection flag FKN.

まず、ステップS1で今回のクランク角θを読み込み、
ステップS2でクランク角θを所定値θと比較する。θ
は、例えばTDC付近に設定される。θ≧θのとき
は、次いでステップS3でクランク角θを所定値θと比
較する。θは、例えば50゜ATDCに設定される。このよ
うにθとθを設定するのは、第13図に示すように筒
内圧センサ13の振動成分のうち特に高周波振動波形はノ
ッキングの開始クランク角度にほぼ一致してそのレベル
が急変することが本発明者の実験等によって確認されて
おり、かかる事実によれば大旨TDCからATDC50゜の間で
ノッキングが起き易くなっている。したがって、ゲート
43の出力信号に同期し、かつクランク角θがθ〜θ
の間にあればノック発生と判断し、ステップS5でノック
検出フラグFKNを“1"にセットし、θ〜θの区間か
ら外れるとステップS4でノック検出フラグFKNを“0"に
リセットしてルーチンを終了する。
First, in step S 1 , read the crank angle θ this time,
In step S 2 , the crank angle θ is compared with the predetermined value θ 3 . θ
3 is set near TDC, for example. If θ ≧ θ 3 , then in step S 3 , the crank angle θ is compared with a predetermined value θ 4 . θ 4 is set to 50 ° ATDC, for example. By setting θ 3 and θ 4 in this way, as shown in FIG. 13, particularly the high frequency vibration waveform of the vibration component of the in-cylinder pressure sensor 13 substantially coincides with the starting crank angle of knocking, and the level thereof changes abruptly. It has been confirmed by experiments and the like by the present inventor, and according to such a fact, knocking easily occurs between TDC and ATDC 50 °. Therefore, the gate
In synchronization with the output signal of 43, and the crank angle θ is θ 3 to θ 4
Determining that knocking has occurred if during the knock detection flag FKN in Step S 5 is set to "1", the knock detection flag FKN in Step S 4 deviates from theta 3 through? 4 in the section "0" Reset and end the routine.

第14図はノック強度判定のプログラムを示すフローチ
ャートであり、本プログラムは単位クランク角(例えば
1℃A)に同期して実行される。
FIG. 14 is a flow chart showing a program for knock strength determination, and this program is executed in synchronization with a unit crank angle (for example, 1 ° C. A).

まず、ステップS11でクランク角θを読み込み、ステ
ップS12で今回のクランク角θを所定値θと比較す
る。θは、例えば第13図に示すように点火タイミング
のクランク角に設定される。θ≧θのときは、次いで
ステップS13でクランク角θを所定値θと比較する。
θは、例えば第13図に示すように膨脹下死点BDCに設
定される。これは、ハイパスフィルタ41を通過させてノ
ック開始点を特定するためのクランク角は、点火クラン
ク角からBDCまでの間に限られるという状況にマッチさ
せるためである。したがって、今回のクランク角θがθ
〜θの間にあればステップS14でノック検出フラグF
KNが立っているか否かを判別し、θ〜θの間になけ
れば今回のルーチンを終了する。ステップS14でFKN=1
のときはノッキングが発生してそれに対応する熱発生が
あると判断し、ステップS15でノック部の熱発生(第13
図のハッチング部分)QBを演算し、一方、FKN=0のと
きはステップS16で非ノック部の熱発生QCを演算する。
なお、QCは全熱発生QAからノック部全熱発生QBを減じた
ものである。次いで、ステップS17でノック強度算出の
ために上記両者の比Sを として求め、ステップS18で比Sからノックレベルを測
定し、これに相当するノック強度信号を出力してルーチ
ンを終了する。
First, in step S 11 , the crank angle θ is read, and in step S 12 , the current crank angle θ is compared with the predetermined value θ 1 . θ 1 is set to the crank angle of the ignition timing as shown in FIG. 13, for example. If θ ≧ θ 1 , then in step S 13 , the crank angle θ is compared with a predetermined value θ 2 .
θ 2 is set to the expansion bottom dead center BDC as shown in FIG. 13, for example. This is to match the situation that the crank angle for passing the high-pass filter 41 to specify the knock start point is limited to between the ignition crank angle and BDC. Therefore, the crank angle θ this time is θ
1 through? Knock detection flag in step S 14 if between 2 F
It is determined whether or not KN is standing, and if it is not between θ 1 and θ 2 , this routine is ended. FKN = 1 in step S 14
Determines that there is a heat generation corresponding thereto knocking occurs, the knocking part of the heat generated in the step S 15 when the (13
(Hatched portion in the figure) Q B is calculated, while when FKN = 0, heat generation Q C of the non-knock portion is calculated in step S 16 .
Note that Q C is the total heat generation Q A minus the knock part total heat generation Q B. Then, the ratio of the two S for knock intensity calculated in step S 17 As determined by measuring the knock level from the ratio S at step S 18, and ends the routine outputs a knock intensity signal corresponding thereto.

したがって、本実施例では燃焼室内圧力振動波形から
所定の高周波成分を抽出し、その振動波形から高周波振
動が開始するクランク角をノッキング開始クランク角と
してノック開始を特定しているので、前記実施例に比べ
てより正確にノック部熱発生QBを演算でき、ノッキング
検出の精度がより一層向上するとう効果がある。
Therefore, in the present embodiment, a predetermined high frequency component is extracted from the combustion chamber pressure oscillation waveform, and the knock start is specified from the oscillation waveform as the knocking start crank angle, which is the crank angle at which the high frequency oscillation starts. compared to can be calculated more accurately knock part heat generation Q B, there are cormorants effect the accuracy of knocking detection is further improved.

次に、第15〜17図は本発明の第4実施例を示す図であ
り、本実施例では、ポリトロープ指数の演算方法に特徴
がある。
Next, FIGS. 15 to 17 are diagrams showing a fourth embodiment of the present invention, and this embodiment is characterized by the method of calculating the polytropic index.

第15図は主要部のブロック構成図であり、第1実施例
と異なる部分のみを示している。第15図において、A/D
変換器22の出力はポリトロープ指数演算回51に入力され
ており、ポリトロープ指数演算回51はクランク角センサ
10の出力に基づき1サイクル毎に圧縮行程中の筒内圧波
形からポリトロープ指数を計算し、その値をノック強度
演算回路52に出力する。ノック強度演算回路52は第1実
施例と同様の処理に加えて、特にポリトロープ指数につ
いてはポリトロープ指数演算回路51の演算結果を採用し
て熱発生の演算を行う。本実施例では、ポリトロープ指
数演算回路51およびノック強度演算回路52の中の熱発生
演算部26が協動して全熱演算手段53を構成している。そ
の他は第1実施例と同様である。
FIG. 15 is a block diagram of the main part, showing only the parts different from the first embodiment. In Figure 15, A / D
The output of the converter 22 is input to the polytrope exponent calculation circuit 51, which is the crank angle sensor.
Based on the output of 10, the polytropic index is calculated for each cycle from the in-cylinder pressure waveform during the compression stroke, and the calculated value is output to the knock strength calculation circuit 52. In addition to the same processing as that in the first embodiment, the knock strength calculation circuit 52 uses the calculation result of the polytrope index calculation circuit 51, particularly for the polytropic index, to calculate heat generation. In this embodiment, the heat generation calculation section 26 in the polytropic index calculation circuit 51 and the knock strength calculation circuit 52 cooperates to form the total heat calculation means 53. Others are the same as the first embodiment.

最初に、本実施例の背景を説明すると、前述の第1実
施例ではポリトロープ指数を計算するのに実際上は数10
0サイクルの燃焼圧力を検出し、それを平均化してポリ
トロープ指数を演算しており、これにより滑らかな線図
を描けるという利点のもとに熱発生の演算を行ってい
る。しかし、この方法によると、所定クランク角でのポ
リトロープ指数の演算であるから、例えば筒内圧信号の
微かなノイズや変動により上記所定クランクの燃焼圧力
が影響を受けるため計算値にばらつきが出ることがあ
り、ノッキングの検出精度が低下することも考えられ
る。
First, the background of the present embodiment will be explained. In the first embodiment, the polytropic exponent is actually calculated by several tens.
The combustion pressure of 0 cycles is detected, and it is averaged to calculate the polytropic index, and the calculation of heat generation is performed with the advantage that a smooth diagram can be drawn. However, according to this method, since the polytropic index is calculated at the predetermined crank angle, the combustion pressure of the predetermined crank is affected by, for example, a slight noise or fluctuation of the cylinder pressure signal, so that the calculated value may vary. Therefore, the accuracy of knocking detection may be reduced.

そこで本実施例では、1サイクル毎にポリトロープ指
数を演算するとともに、所定クランク角前後の筒内圧検
出値からその平均値を求めることで、ポリトロープ指数
の演算精度を高め、結果的に熱発生の演算を正確なもの
としている。
Therefore, in this embodiment, the polytropic index is calculated for each cycle, and the average value thereof is obtained from the in-cylinder pressure detection values before and after the predetermined crank angle, whereby the calculation accuracy of the polytropic index is increased, and as a result, the heat generation is calculated. Is accurate.

第16図はノック強度判定のプログラムを示すフローチ
ャートであり、本プログラムは所定クランク角、例えば
1燃焼サイクルが終了した時点のクランク角を基準とし
てスタートし、実行される。
FIG. 16 is a flow chart showing a knock intensity determination program. This program is started and executed with reference to a predetermined crank angle, for example, the crank angle at the time when one combustion cycle is completed.

まず、ステップS21で第1の所定クランク角における
筒内圧P1の平均値 を次式に従って演算する。
First, the average value of the in-cylinder pressure P 1 in the first predetermined crank angle at step S 21 Is calculated according to the following equation.

但し、1−N〜1+N:圧縮行程中のクランク角 次いで、ステップS22で第2の所定クランク角におけ
る筒内圧P2の平均値 を同様に次式に従って演算する。
However, 1-N to 1 + N: the crank angle during the compression stroke, and then the average value of the in-cylinder pressure P 2 at the second predetermined crank angle in step S 22 . Is similarly calculated according to the following equation.

但し、2−N〜2+N:圧縮行程中のクランク角 上記ステップS21,S22における各クランク角と筒内圧
波形との関係は、第17図のように示され、同図は主要部
分を拡大したものである。次いで、ステップS23で次式
に従ってポリトロープ指数PNを演算する。
However, 2-N~2 + N: relationship between each crank angle and cylinder pressure waveform at the crank angle step S 21, S 22 during the compression stroke is shown as FIG. 17, the figure larger main portion It was done. Then calculates the polytropic exponent PN according to the following equation at step S 23.

次いで、ステップS24では上式により求めたポリトロ
ープ指数を用いて第1実施例と同様の演算式で1サイク
ル中の熱発生を演算し、ステップS25でノック強度を算
出し、さらに、ステップS26でノックレベルを表すノッ
ク強度信号を出力してルーチンを終了する。
Then, calculates the heat generation of the 1 cycle in the same arithmetic expression in the first embodiment using the polytropic exponent calculated from the above equation in step S 24, to calculate the knock intensity in step S 25, further step S At 26 , a knock intensity signal representing the knock level is output and the routine ends.

したがって、本実施例では、第1、第2の所定クラン
ク角の前後の筒内圧検出値からその平均値を求めてポリ
トロープ指数を1サイクル毎に演算しているので、筒内
圧信号のノイズや変動の影響に拘らず熱発生の演算精度
高めて、ノッキング検出の精度をより一層向上させるこ
とができる。
Therefore, in the present embodiment, since the average value is calculated from the in-cylinder pressure detection values before and after the first and second predetermined crank angles and the polytropic index is calculated for each cycle, noise and fluctuations in the in-cylinder pressure signal. The accuracy of heat generation can be improved regardless of the influence of the above, and the accuracy of knocking detection can be further improved.

次に、第18、19図は本発明の第5実施例を示す図であ
り、本実施例はポリトロープ指数の演算に学習値を用い
るようにしたものである。第18図は主要部のブロック構
成図であり、第1実施例と異なる部分のみを示してい
る。第18図において、運転状態検出手段14の出力の一部
はポリトロープ指数演算回路61に入力されており、ポリ
トロープ指数演算回路61はエンジン負荷(吸入空気量又
はブースト)およびエンジン回転数に基づいてポリトロ
ープ指数を演算してその結果をポリトロープ指数学習回
路62に出力し、ポリトロープ指数学習回路62はポリトロ
ープ指数を学習して記憶する。
Next, FIGS. 18 and 19 are diagrams showing a fifth embodiment of the present invention, in which the learning value is used for the calculation of the polytropic index. FIG. 18 is a block diagram of the main part, showing only the parts different from the first embodiment. In FIG. 18, a part of the output of the operating state detecting means 14 is input to the polytrope exponent calculation circuit 61, and the polytrope exponent calculation circuit 61 is based on the engine load (intake air amount or boost) and the engine speed. The exponent is calculated and the result is output to the polytropic exponent learning circuit 62, and the polytropic exponent learning circuit 62 learns and stores the polytropic exponent.

ノック強度演算回路63は第1実施例と同様の処理に加
えて、特にポリトロープ指数についてはポリトロープ指
数学習回路62の学習値を採用して熱発生の演算を行う。
本実施例ではポリトロープ指数演算回路61、ポリトロー
プ指数学習回路62およびノック強度演算回路63の中の熱
発生演算ブロック26が協動して全熱演算手段64を構成し
ている。その他は第1実施例と同様である。
In addition to the same processing as that in the first embodiment, the knock strength calculation circuit 63 adopts the learning value of the polytrope index learning circuit 62, particularly for the polytropic index, to calculate the heat generation.
In this embodiment, the heat generation calculation block 26 in the polytropic exponent calculation circuit 61, the polytropic exponent learning circuit 62 and the knock strength calculation circuit 63 cooperates to form the total heat calculation means 64. Others are the same as the first embodiment.

第19図はノック判定のプログラムを示すフローチャー
トである。まず、ステップS31で第1回毎(1サイクル
毎)のポリトロープ指数PNNを次式に従って演算する。
FIG. 19 is a flowchart showing a knock determination program. First, the polytropic exponent PNN for each first time in step S 31 (each cycle) for calculating according to the following equation.

次いで、ステップS32でエンジン負荷とエンジン回転
数をパラメータとして運転領域毎に区分されたテーブル
マップから今回の運転領域に対応するポリトロープ指数
の基準値PN0をルックアップする。該基準値PN0は予め実
験等を通して最適値がストアされているものである。ス
テップS33では同様にエンジン負荷と回転数をパラメー
タとするテーブルマップから学習補正値ΔPNLをルック
アップする。この学習補正値ΔPNLは基準値PN0をそのと
きの運転条件や環境条件等によって補正するためのもの
である。次いで、ステップS34で次式に従って学習ポリ
トロープ指数PN1を演算する。
Next, in step S 32 , the reference value PN 0 of the polytropic index corresponding to the current operating region is looked up from the table map divided for each operating region using the engine load and the engine speed as parameters. The reference value PN 0 is an optimum value stored in advance through experiments or the like. Like in step S 33 is looked up from a table map the learning correction value ΔPNL to the speed and engine load as parameters. This learning correction value ΔPNL is for correcting the reference value PN 0 according to the driving conditions and environmental conditions at that time. Then calculates the learning polytropic exponent PN1 in step S 34 in accordance with the following equation.

PN1=PN0+ΔPNL 次いで、ステップS35で次式に従って今回のポリトロ
ープ指数PNを演算する。
PN1 = PN 0 + ΔPNL then calculates the current polytropic exponent PN according to the following equation at step S 35.

但し、a:反映割合(0<a<n) n:定数 この演算により実際の検出値PNNと学習値PN1とによっ
てポリトロープ指数PNが求められることになるが、学習
により環境条件の変動に拘らずスムーズにポリトロープ
指数の演算が可能になるとともに、その精度も極めて高
くなる。次いで、ステップS36で次式に従って学習補正
ストア値ΔPNLLを ΔPNLL=PN−PN1 なる式から演算し、ステップS37でこの演算値をΔPNL学
習テーブルに学習結果としてストアする。次いで、ステ
ップS38では上式により求めた今回のポリトロープ指数P
Nを用いて第1実施例と同様の演算式で1サイクル中の
熱発生を演算し、ステップS39でノック強度を算出し、
さらにステップS40でノックレベルを表すノック強度信
号を出力してルーチンを終了する。
However, a: reflection ratio (0 <a <n) n: constant The polytropic index PN is obtained from the actual detection value PNN and the learning value PN1 by this calculation, but regardless of changes in environmental conditions due to learning. The polytropic exponent can be calculated smoothly, and its accuracy becomes extremely high. Next, in step S 36 , the learning correction store value ΔPNLL is calculated from the equation ΔPNLL = PN−PN1 according to the following formula, and this calculated value is stored in the ΔPNL learning table as a learning result in step S 37 . Next, in step S 38 , the current polytropic index P obtained by the above equation is calculated.
Using N, the heat generation during one cycle is calculated by the same calculation formula as in the first embodiment, and the knock intensity is calculated in step S 39 ,
Further to end the routine outputs a knock intensity signal representative of the knock level in step S 40.

したがって、本実施例ではポリトロープ指数PNの演算
に学習値を用いているので、いわゆる学習による各種の
効果、例えば演算値の信頼性、高精度、演算の高速性等
の効果を得ることができ、ノッキングの検出精度をより
一層高めることができる。
Therefore, since the learning value is used for the calculation of the polytropic index PN in the present embodiment, various effects by so-called learning, for example, the reliability of the calculated value, the high accuracy, the high speed of the calculation, etc. can be obtained. The knocking detection accuracy can be further enhanced.

(効果) 本発明によれば、エンジン機種、センサの取付位置、
センサ出力の個体差等に拘らず、しかも検出ロジックの
変更を要せずに精度良くノッキングを検出することがで
き、ノッキング検出の工数およびコストを低下させるこ
とができる。
(Effect) According to the present invention, the engine model, the mounting position of the sensor,
It is possible to detect knocking with high accuracy regardless of individual differences in sensor output and without changing the detection logic, and it is possible to reduce the number of knocking detection steps and cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の基本概念図、第2〜9図は本発明に係
る内燃機関のノッキング検出装置の第1実施例を示す図
であり、第2図はその全体構成図、第3図はその主要部
のブロック構成図、第4図はそのカットオフ周波数の特
性を示す図、第5図はその熱発生演算の開始点を説明す
る図、第6図はその圧縮比の算出を説明する模式図、第
7図はその燃焼圧力波形の一部を示す図、第8図(a)
(b)はその燃焼圧力の増加を説明する図、第9図はそ
の熱発生の演算を説明する図、第10図は本発明に係る内
燃機関のノッキング検出装置の第2実施例を示す主要部
のブロック構成図、第11〜14図は本発明に係る内燃機関
のノッキング検出装置の第3実施例を示す図であり、第
11図はその主要部のブロック構成図、第12図はそのノッ
ク検出フラグの処理プログラムを示すフローチャート、
第13図はそのノック開始点を説明する波形図、第14図は
そのノック強度判定のプログラムを示すフローチャー
ト、第15〜17図は本発明に係る内燃機関のノッキング検
出装置の第4実施例を示す図であり、第15図はその主要
部のブロック構成図、第16図はそのノック強度判定のプ
ログラムを示すフローチャート、第17図はそのクランク
角と筒内圧波形の演算値との関係を説明する図、第18、
19図は本発明に係る内燃機関のノッキング検出装置の第
5実施例を示す図であり、第18図はその主要部のブロッ
ク構成図、第19図はそのノック強度判定のプログラムを
示すフローチャートである。 1……エンジン、 4……インジェクタ、 5……点火プラグ、 7……エアフローメータ、 9……吸気圧センサ、 10……クランク角センサ、 13……筒内圧センサ(圧力検出手段)、 14……運転状態検出手段、 20……コントロールユニット、 21、36……高周波カットフィルタ、 22……A/D変換器、 23……ノック強度演算回路、 24……フィルタ選定回路、 25、35……除去手段、 26……熱発生演算部(全熱演算手段)、 27……ノッキング熱発生開始点検出部(開始点特定手
段)、 28……ノック部熱発生演算部(ノック熱演算手段)、 29……ノック強度演算部(ノック強度判定手段)、 30……ノック強度信号出力回路、 41……ハイパスフィルタ、 42……比較器、 43……ゲート、 44、52、63……ノック強度演算回路、 45……開始タイミング設定手段、 46……開始点特定手段、 51、61……ポリトロープ指数演算回路、 53、64……全熱演算手段、 62……ポリトロープ指数学習回路。
FIG. 1 is a basic conceptual diagram of the present invention, FIGS. 2 to 9 are diagrams showing a first embodiment of a knocking detection device for an internal combustion engine according to the present invention, FIG. 2 is an overall configuration diagram thereof, and FIG. Is a block configuration diagram of its main part, FIG. 4 is a diagram showing characteristics of its cutoff frequency, FIG. 5 is a diagram explaining a starting point of its heat generation calculation, and FIG. 6 is a diagram showing calculation of its compression ratio. FIG. 7 is a diagram showing a part of the combustion pressure waveform, FIG. 8 (a)
(B) is a diagram for explaining the increase of the combustion pressure, FIG. 9 is a diagram for explaining the calculation of the heat generation, and FIG. 10 is a diagram showing a second embodiment of the knocking detection device for an internal combustion engine according to the present invention. 11 is a block diagram of a portion of the internal combustion engine, and FIG. 11 to FIG. 14 are diagrams showing a third embodiment of a knocking detection device for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 11 is a block configuration diagram of its main part, and FIG. 12 is a flowchart showing a processing program for the knock detection flag,
FIG. 13 is a waveform diagram for explaining the knock starting point, FIG. 14 is a flow chart showing a program for determining the knock strength, and FIGS. 15 to 17 are the fourth embodiment of the knocking detection device for an internal combustion engine according to the present invention. FIG. 15 is a block diagram showing the main part of the same, FIG. 16 is a flow chart showing a program for determining the knock strength, and FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the crank angle and the calculated value of the in-cylinder pressure waveform. Figure, No. 18,
FIG. 19 is a diagram showing a fifth embodiment of the knocking detection device for an internal combustion engine according to the present invention, FIG. 18 is a block configuration diagram of a main part thereof, and FIG. 19 is a flow chart showing a program for knocking strength determination thereof. is there. 1 ... Engine, 4 ... Injector, 5 ... Spark plug, 7 ... Air flow meter, 9 ... Intake pressure sensor, 10 ... Crank angle sensor, 13 ... Cylinder pressure sensor (pressure detection means), 14 ... … Operating condition detection means, 20 …… Control unit, 21, 36 …… High frequency cut filter, 22 …… A / D converter, 23 …… Knock strength calculation circuit, 24 …… Filter selection circuit, 25, 35 …… Removing means, 26 ... Heat generation calculation section (total heat calculation section), 27 ... Knocking heat generation start point detection section (starting point specifying section), 28 ... Knock section heat generation calculation section (knock heat calculation section), 29 …… Knock strength calculation unit (knock strength determination means), 30 …… Knock strength signal output circuit, 41 …… High-pass filter, 42 …… Comparator, 43 …… Gate, 44,52,63 …… Knock strength calculation Circuit, 45 …… Start timing setting means, 46 …… Open Point specifying means 51, 61 ...... polytropic exponent operation circuit, 53, 64 ...... total heat calculating means, 62 ...... polytropic exponent learning circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】a)燃焼圧力若しくはこれに比例して変化
する信号を出力する圧力検出手段と、 b)圧力検出手段の出力から所定の高周波成分を除去す
る除去手段と、 c)エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
と、 d)エンジンのクランク角を検出するクランク角検出手
段と、 e)圧力検出手段で検出した燃焼圧力の高周波成分を除
去した圧力変化波形およびエンジンの運転状態に基づい
て1サイクル中のクランク角に対する全熱発生を演算す
る全熱演算手段と、 f)1サイクル中におけるノッキングによる熱発生の開
始点を特定する開始点特定手段と、 g)1サイクル中におけるノッキングによる熱発生を演
算するノック熱演算手段と、 h)1サイクル中の正常燃焼による熱発生又は全熱発生
のうち1つ以上のものとノッキングによる熱発生との比
を演算し、この比に基づいてノッキング強度を判定する
ノック強度判定手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関のノッキング検出装
置。
1. A) pressure detection means for outputting a combustion pressure or a signal that changes in proportion thereto, b) removal means for removing a predetermined high frequency component from the output of the pressure detection means, and c) operation of the engine. Operating condition detecting means for detecting the state, d) crank angle detecting means for detecting the crank angle of the engine, and e) pressure change waveform and engine operating condition in which the high frequency component of the combustion pressure detected by the pressure detecting means is removed. Total heat calculation means for calculating total heat generation for a crank angle in one cycle based on the following: f) start point specifying means for specifying a start point of heat generation due to knocking in one cycle; g) knocking in one cycle Knock heat calculation means for calculating heat generation by h), and h) one or more of heat generation or total heat generation by normal combustion in one cycle and knockin A knocking detection device for an internal combustion engine, comprising: knocking strength determination means for calculating a ratio to heat generation due to the engine and determining knocking strength based on this ratio.
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